Месторождения подземных вод в изолированных пластах и в пластовых системах
Информация - Геодезия и Геология
Другие материалы по предмету Геодезия и Геология
нереальная цифра: в природе на таких расстояниях неизбежно случится какая-то смена условий, подключатся другие источники формирования ЭЗ. Тем не менее, несмотря на явную условность такого расчета, можно сделать вывод о региональном характере депрессионных воронок при значительной изолированности водоносных пластов в разрезе.
Основные параметры для этой схемы: проводимость и упругая водоотдача основного пласта - определяются практически только с помощью ОФО.
Нестационарный режим на любой расчетный срок; радиальная или простая плановая структура.
Подсчет запасов:
а) Для компактных водозаборов (одиночные скважины, кольцевые батареи, небольшие площадные группы скважин):
здесь - радиус скважины или радиус "большого колодца", заменяющего расчетную водозаборную систему, - пьезопроводность основного пласта.
Очень быстро в водозаборе устанавливается квазистационарный режим:
б) Для крупных площадных систем - решения строятся по принципу взаимодействия, т.е. сложением.
Для неоднородных (по проводимости) схем применяют моделирование. В простых случаях (пласт-полоса, пласт-круг, пласт-угол) есть аналитические решения.
Следует уточнить понятие "изолированный пласт". В широком смысле этим термином обозначается любой пласт, не имеющий взаимодействия со смежными пластами в вертикальном разрезе. Следовательно, под это определение попадает, например, и грунтовый водоносный горизонт (при условии пренебрежимо малого перетекания через его подошву), несмотря на наличие инфильтрации и других форм его питания и разгрузки, не связанных с механизмом перетекания.
Взаимодействующие пласты
Такая расчетная схема более характерна для "краевой" зоны артезианских бассейнов.
Перетекание - медленно проявляющийся и физически плохо изученный процесс, т.к. активная пористость глин практически ничтожна. Тем не менее (точнее, за неимением лучшего) в гидрогеодинамических построениях принимается, что перетекание подчиняется линейному закону фильтрации.
Источники формирования ЭЗ: при кажущейся ясности - непростой вопрос, решение которого требует проследить балансовую цепочку до конца, чтобы выявить весь набор процессов и параметров, контролирующих балансово-гидрогеодинамическую схему.
Сначала примем, что в смежных горизонтах при эксплуатации не происходит понижение уровней
(пока без обсуждения - почему ? )
Рассматриваем стационарный режим; ограничимся рассмотрением взаимодействия только через один разделяющий слой (в кровле или подошве) - принципиально все будет так же и в случае "двойного" взаимодействия.
Будем обозначать индексами: 1 - основной горизонт, 2 - смежный горизонт, 0 - разделяющий слой.
А. Случай расположения водозабора в области первоначального питания, т.е. в естественных условиях, до начала эксплуатации, имело место питание из смежного горизонта в основной (вспомнить: в схеме Мятиева-Гиринского это - междуречья). Естественное соотношение уровней .
Для единичного в плане элемента водоносной системы:
Расход естественного перетекания в балансовом смысле положителен (рис.8.1); при формировании депрессионной воронки направление перетекания не меняется (т.е. ), но интенсивность его возрастает. Разность величин трансграничного расхода в ненарушенных условиях и при эксплуатации в данном случае является единственным (при стационарном режиме депрессии) балансовым источником формирования ЭЗ (); по генетической принадлежности - это ПРИВЛЕКАЕМЫЕ РЕСУРСЫ (возрастание естественного питания ).
Рис.8.1. Взаимодействие водоносных горизонтов в ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ (синий цвет) и при ЭКСПЛУАТАЦИИ (красный цвет) водозабора в области первоначального питания при постоянном уровне в смежном горизонте Гидрогеодинамический смысл формирования величины :
Напомним: 1); 2) Для соблюдения балансового знака расхода на первое место в трансграничной разности напоров нужно ставить напор на границе - в данном случае напор в смежном горизонте :
.
Это граничное условие 3 рода: - удельное фильтрационное сопротивление разделяющего слоя (формально - коэффициент пропорциональности между притоком через границу и напором (понижением) в пласте).
Б. Что изменится, если водозабор расположить в области первоначальной разгрузки из основного горизонта в смежный (это более частый случай - долины рек, по схеме Мятиева-Гиринского) ?
Естественное соотношение уровней ; балансовый знак расхода перетекания - отрицательный (). В области стационарной депрессионной воронки образуются две концентрические зоны (рис.8.2):
В зоне I (внутренняя часть воронки) ; направление перетекания (следовательно, и балансовый знак расхода) изменился на противоположный ().
В зоне II (периферия воронки) ; сохраняется направление и балансовый знак перетекания (), но расход его становится меньше естественного.
Рис.8.2. Взаимодействие водоносных горизонтов в ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ (синий цвет) и при ЭКСПЛУАТАЦИИ (красный цвет) водозабора в области первоначальной разгрузкипри постоянном уровне в смежном горизонте Несложно убедиться в том, что гидрогеодинамическое описание формирования величины как разности расходов перетекания () не только будет одинаковым в обеих зонах, но и аналогично вышерассмотренному случаю А - это граничное условие 3-го рода. Однако, балансовая структура ЭЗ видоизменяется. На периферии воронки (зона II), где понижения невелики, происходит лишь частичная инверсия ест